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基于热流固耦合的瓦斯抽采数值模拟研究
引言：
瓦斯抽采是一种在地下矿井开采过程中常见的作业活动。虽然瓦斯在矿井中的存在往往为矿工的生产带来便利，但它也是造成矿井事故的主要因素之一。由于瓦斯的特殊性质，在矿井中存在较高的聚集度和流动速度，因此正确评估瓦斯涌出量、瓦斯浓度和瓦斯运动路径等参数对于矿井的安全生产至关重要。而利用数值模拟方法研究瓦斯抽采过程，对于准确预测瓦斯运动状态、优化瓦斯抽采方案具有重要意义。
正文：
针对瓦斯抽采过程中涉及到的热、流、固三相之间的相互作用，结合有限元数值模拟方法，开展了瓦斯抽采数值模拟研究。在数值模拟中，采用ANSYSFluent软件对瓦斯、固相介质的热动力学特性进行了建模和计算。模拟过程中，首先基于实测数据建模，建立了矿井地质结构和散热管网络结构，并通过改变瓦斯抽采速率和温度等参数模拟了不同作业状态下的瓦斯流动及运动轨迹。
通过数值模拟计算得出的瓦斯浓度、涌出量和运动轨迹等参数与实际测量结果具有较高的匹配度，说明该模拟方法是可行、有效的。同时，通过瓦斯压力计算，发现在瓦斯抽采过程中，瓦斯压力逐渐降低，生成的负压力梯度在矿井的深度方向上逐渐增强，从而加速了瓦斯的涌出速度。
研究还发现，矿井散热管的布置对于瓦斯抽采的效果极其重要。通过在模拟中改变散热管的布置、数量和覆盖面积等因素，发现散热管能够有效促进瓦斯的温度降低和瓦斯流动状态的稳定，从而起到优化瓦斯抽采方案的作用。
结论：
基于热流固耦合的瓦斯抽采数值模拟研究可为矿井安全生产提供有力的科学依据。研究表明，散热管网络的合理布置和优化可以有效提高瓦斯的抽采效率和矿井的安全性。随着计算技术的不断发展，数值模拟技术在瓦斯抽采相关研究中将越来越得到广泛应用和发展，为煤矿的生产安全提供更加全面、准确和实用的技术手段。